Научная статья на тему 'Пространственно-временные характеристики наводнений на Черноморском побережье Российской Федерации'

Пространственно-временные характеристики наводнений на Черноморском побережье Российской Федерации Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
392
49
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЧЕРНОМОРСКОЕ ПОБЕРЕЖЬЕ / BLACK SEA COAST / РЕКА / RIVER / ВОДОСБОР / СТОК / ОСАДКИ / PRECIPITATION / ПАВОДОК / FLOOD / ЗАТОПЛЕНИЕ / НАВОДНЕНИЕ / DRAINAGE BASIN / RUNOFF / HIGH WATER / INUNDATION

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Магрицкий Д.В.

На Черноморском побережье РФ в перечень наиболее опасных природных явлений и процессов входят наводнения главным образом стокового и стоково-ливневого генезиса. Их возникновение и развитие сопровождается не только разрушениями и значительным экономическим ущербом, но и человеческими жертвами. Эффективность прогноза, усилий по предотвращению наводнений или уменьшению их масштаба, минимизации связанного с затоплениями ущерба зависит от степени знаний о факторах наводнений, механизмах их возникновения и развития, географической локализации и подверженных их воздействию районах, повторяемости, скорости протекания и многолетней динамике, применяющихся защитных мерах и т.п. Сведения о случаях с наводнениями и опасными затоплениями, часть из которых были реконструированы, их основных характеристиках, а также разнообразные гидрологические данные составили информационную основу при детальном анализе современной ситуации с наводнениями на Черноморском побережье РФ и ее развития в период с 1945 по 2013 г. Выявлены основные особенности возникновения и прохождения на черноморских реках паводков и вызванных ими, а также экстремальными ливнями стоковых и стоково-ливневых наводнений; получены важные характеристики таких паводков. Впервые для этой территории построены карты максимально возможного повышения уровня воды в реках над предпаводочной отметкой, а также населенных пунктов, подвергавшихся в прошлом (с разной частотой) затоплениям. Установлены закономерности и причины изменения числа и характеристик наводнений на территории побережья (по муниципальным районам) в течение года и в многолетнем масштабе времени, их пространственной корреляции. Результаты можно использовать для повышения эффективности мер по предупреждению и защите от наводнений.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Магрицкий Д.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Spatial-temporal parameters of floods at the Black Sea coast of the Russian Federation

Floods, mainly of runoff and runoff-storm genesis, are among the most dangerous natural processes and phenomena at the Black Sea coast of Russia. They cause damage and considerable economic losses and even fatalities. Successful forecast of floods, their control or mitigation and minimizing related damage depend on the knowledge about the factors of floods, their mechanisms, geographical localization of affected areas, long-term dynamics, frequency and speed of flooding processes, efficiency of flood control measures, etc. Data reconstructed for the flood and inundation events and their principal parameters formed the information base for the detailed analysis of the present-day flooding situation at the Black Sea coast of the Russian Federation and its evolution during 1945-2013. Principal features of the origin and progress of high water episodes and resulting runoff and runoff-storm floods were revealed for the Black Sea rivers; general parameters of such floods were obtained. Original maps of the maximum possible water rise above the pre-flood level and of settlements affected by flooding of different frequency were compiled. Trends and causes of annual and long-term changes in genesis, number and parameters of floods, as well as their spatial correlations were identified for the coastal municipal districts. Results of the study could be useful for improvement of the system of flood control and prevention measures.

Текст научной работы на тему «Пространственно-временные характеристики наводнений на Черноморском побережье Российской Федерации»

РЕГИОНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

УДК 627.152.152 (470.620:551.4.038) Д.В. Магрицкий1

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАВОДНЕНИЙ НА ЧЕРНОМОРСКОМ ПОБЕРЕЖЬЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ2

На Черноморском побережье РФ в перечень наиболее опасных природных явлений и процессов входят наводнения главным образом стокового и стоково-ливневого генезиса. Их возникновение и развитие сопровождается не только разрушениями и значительным экономическим ущербом, но и человеческими жертвами. Эффективность прогноза, усилий по предотвращению наводнений или уменьшению их масштаба, минимизации связанного с затоплениями ущерба зависит от степени знаний о факторах наводнений, механизмах их возникновения и развития, географической локализации и подверженных их воздействию районах, повторяемости, скорости протекания и многолетней динамике, применяющихся защитных мерах и т.п. Сведения о случаях с наводнениями и опасными затоплениями, часть из которых были реконструированы, их основных характеристиках, а также разнообразные гидрологические данные составили информационную основу при детальном анализе современной ситуации с наводнениями на Черноморском побережье РФ и ее развития в период с 1945 по 2013 г.

Выявлены основные особенности возникновения и прохождения на черноморских реках паводков и вызванных ими, а также экстремальными ливнями стоковых и стоково-ливневых наводнений; получены важные характеристики таких паводков. Впервые для этой территории построены карты максимально возможного повышения уровня воды в реках над предпаво-дочной отметкой, а также населенных пунктов, подвергавшихся в прошлом (с разной частотой) затоплениям. Установлены закономерности и причины изменения числа и характеристик наводнений на территории побережья (по муниципальным районам) в течение года и в многолетнем масштабе времени, их пространственной корреляции. Результаты можно использовать для повышения эффективности мер по предупреждению и защите от наводнений.

Ключевые слова: Черноморское побережье, река, водосбор, сток, осадки, паводок, затопление, наводнение.

Введение. Перечень опасных природных явлений и процессов на Черноморском побережье РФ обширен. Если учитывать лишь размер и характер формируемого ими материального ущерба, уровень угрозы для населения, частоту возникновения и другие параметры, на первом месте стоят наводнения. Такая ситуация — результат взаимодействия нескольких факторов — особое местоположение этой территории, сложная орография местности, большая густота речной сети, малые размеры, большие уклоны и слабая регулирующая способность речных водосборов, па-водочный режим рек, большое количество и экстремальность выпадающих здесь осадков, а также расположение основной части населенных пунктов, промышленных объектов, социальной сферы и курортной индустрии, транспортной инфраструктуры в долинах и устьях черноморских рек и ряд других факторов.

Несмотря на высокие гидрологические риски, детальных работ по изучению наводнений на побережье, особенностей и закономерностей простран-

ственно-временной изменчивости их характеристик и факторов, механизмов возникновения и развития наводнений практически нет, а в имеющихся публикациях либо нет ответов на актуальные вопросы, либо это описания произошедших наводнений и их последствий, как правило, это общие или, наоборот, узкоспециализированные исследования. Описания резонансных наводнений содержатся в работах [3—6, 12, 14, 15] и др. Некоторые важные научные результаты изложены в работах [4—5, 7—9, 11—13, 15], а также в размещенном в открытом доступе Отчете к госконтракту № 11587 (исполнитель Кубанский ГАУ).

Постановка проблемы. Отсутствие детальных исследований и неглубокое знание пространственно-временных особенностей и закономерностей наводнений — одна из причин недостаточной эффективности применяющихся на побережье мер борьбы с ними и их последствиями. Недавние события 2010 и 2012 гг. в очередной раз подтвердили уязвимость существующей системы предупреждения и защиты от наводнений. Собранные автором сведения и резуль-

1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра гидрологии суши, доцент; e-mail: magdima@yandex.ru

2 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 14-05-00949) и государственного контракта № 11.G34.31.0007.

таты многолетних исследований по рассматриваемой проблеме, количественная, графическая и картографическая их интерпретация позволяют в определенной мере ликвидировать пробел в знаниях, имеют прикладной потенциал.

Материалы и методы исследований. Информационной основой для исследований стали, во-первых, многолетние ряды гидрологических наблюдений на 24 гидрологических постах (ГП) Росгидромета за период с 1920-х гг. по 2012 г. Во-вторых, собраны многочисленные документальные сведения о наводнениях. Они составляют основу электронного каталога "Наводнения в устьях рек европейской территории России", описание которого приведено в [2] и размещено на сайте лаборатории оценки природных рисков МГУ имени М.В. Ломоносова (http://www.nral.org). В-третьих, это сведения о критических высотных отметках, подъем уровня воды выше которых приводит к затоплению поймы, неблагоприятным для населения и хозяйственной деятельности (отметка НЯ) и опасным (отметка ОЯ) последствиям. Эти отметки индивидуальны для каждого рассматриваемого населенного пункта и гидрологического поста. В-четвертых, это суточные данные об осадках на 6 метеостанциях (МС) за период 1945—2013 гг. и региональные критерии разделения опасных осадков. Последние заметно отличаются от действующих в большинстве регионов России (http://www.yugmeteo.donpac.ru/oj.jsp). Так, к сильным ливням в Туапсинском районе и Сочи относят дождевые осадки интенсивностью >50 мм за период не более 1 ч., тогда как на большей части территории — >30 мм. Очень сильными дождями считаются дождевые осадки величиной >80 мм (на участке Анапа— Джубга), >100 мм (Туапсинский район) и >120 мм (Большой Сочи) за период не более 12 ч. В горных районах пороговое значение снижено до 50 мм в Ту-апсинском районе и до 80 мм в Большом Сочи.

Дополнительно использованы: 1) материалы экспедиционных исследований, проводившихся сотрудниками географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова в Причерноморье в 2011—2012 гг.;

2) данные непрерывных уровенных наблюдений (за 2012—2014 гг.) на 53 пунктах Автоматизированной системы мониторинга паводковой ситуации на реках Краснодарского края (http://test.emercit.com/overall.html);

3) актуальные и архивные материалы разных ведомств и организаций, различные литературные источники, включая справочные издания из серии "Ресурсы поверхностных вод СССР" и Государственный водный кадастр, крупномасштабные картографические материалы, данные интернет-изданий и др.

В процессе исследований применялись следующие методы: 1) стандартные гидрологические расчеты и дополнительные статистические методы обработки и анализа гидрометеорологической информации с построением разнообразных эмпирических зависимостей и временных графиков, с проверкой рядов на соответствие основным статистическим гипотезам и др.;

2) обобщение и в то же время кластеризация гидрологических (и вспомогательных) данных, выделение сравнительно однородных (по анализируемым характеристикам и явлениям) территорий, объектов и речных участков; 3) визуализация пространственно распределенной информации с помощью ГИС-инструментов и численная оценка пространственных характеристик наводнений. Новый и важный подход в исследованиях — установление случаев наводнений на Черноморском побережье РФ в прошлом.

Для решения этой задачи сопоставлены документально подтвержденные наводнения с наблюдениями за максимальными уровнями (Д„„„) и расходами воды

макс

на ГП, а также с критическими высотными

макс

отметками и суточными слоями осадков на МС, определены критические значения (или диапазоны значений) для этих гидрометеорологических характеристик. Затем на основе полученных результатов и рядов гидрометеорологических характеристик за период 1945—2013 гг. выявлены случаи возникновения таких критических условий и соответственно наводнений (опасных затоплений) стокового или стоково-ливневого генезиса.

Результаты исследований и их обсуждение. Генетические типы наводнений. По условиям формирования и в соответствии с новой классификацией, изложенной в [1], а также размещенной на сайте лаборатории оценки природных рисков МГУ имени М.В. Ломоносова, на Черноморском побережье встречается несколько генетических типов наводнений, в основном природного происхождения. Доминируют стоковые наводнения. Они сопутствуют высоким дождевым паводкам, иногда трансформирующимся в селеподобный тип, реже — интенсивному снеготаянию на водосборах (в том числе при участии дождевых осадков), прорывам плотин прудов и завальных озер. Паводковым затоплениям подвержена лишь пойменная часть речных долин и устьевые конусы выноса.

Следующие по распространенности — наводнения смешанного типа — стокового и одновременно ливневого генезиса. Вообще, ливневые наводнения, которые также нередки в Причерноморье, вызваны выпадением над освоенными районами интенсивных дождевых осадков и особенностями территории, затрудняющими быстрый отвод дождевых вод в поверхностные и подземные водные объекты. Масштаб ливневых наводнений возрастает при плохом функционировании ливневой канализации, поэтому в явной и опасной форме они проявляются именно в населенных пунктах (за рубежом их называют городскими наводнениями), а их повторяемость увеличивается с ростом площади урбанизированных территорий. При стоково-ливневых наводнениях затопление территории осуществляется речными и дождевыми водами, а также мощными склоновыми потоками и водами возобновившихся временных водотоков, которые формируются осадками, особенно в устьях так называемых щелей. Воздей-

ствию этих наводнений подвержены уже не только речные поймы, но и речные террасы и борта долины.

Третий тип — наводнения вследствие морского нагона, штормовых нагонных накатов, также смешанного типа — при совпадении паводка на реке и шторма на море, т.е. в условиях подпора со стороны приемного водоема. Эти наводнения возможны в устьях рек побережья.

Закономерности формирования и трансформации опасных паводков. Высокие и соответственно опасные паводки, приводящие к стоковым наводнениям, а также затопления дождевыми водами и мощными склоновыми потоками формируются сильными обложными дождями и ливнями при прохождении мощных циклонов и атмосферных фронтов, как особый случай — вследствие разрушения водяных смерчей, вышедших с моря на сушу [10—13, 15]. Катастрофические же наводнения на реках Черноморского побережья формируются в условиях определенного сочетания мезомасштабных и синоптических процессов.

Формирование паводков, приводящих к стоковым наводнениям, возможно в верхнем и в среднем течении черноморской реки. Если же ливневые осадки выпадают лишь в низовьях реки, к затоплениям приводит не столько подъем уровня воды в речном русле, сколько мощные склоновые потоки. Нередко на участках русла, расположенных ниже по течению, паводок образуется раньше из-за того, что дождевые облака смещаются со стороны моря, т.е. от устья реки. На небольших реках паводок может наблюдаться почти одновременно по всей длине русла. На крупных реках такое развитие гидрологической ситуации приводит к формированию особенно мощных паводков.

Волны паводков на черноморских реках перемещаются с большой скоростью. Она изменяется в зависимости от уклона русла и расхода воды и может достигать 1,5—5 м/с. От истока к устью рек бмакс возрастает, что сохраняет высокую скорость перемещения паводка, несмотря на уменьшение уклона русла. Максимальные значения скорости течения (Умакс) во время средних по высоте паводков изменяются от 1,5—2 м/с (реки Гастогайка и Дюрсо) до 3,5—4,5 м/с (реки на юге от Геленджика). Средняя скорость течения обычно почти в 1,5 раза меньше. Наибольшие же значения скорости течения варьируют от 5,5 до 7 м/с, но могут быть и больше. Так, 07.10.1970 на р. Куапсе измеренная скорость (Умакс) составила 8,75 м/с.

Паводки на черноморских реках благодаря ливневому характеру осадков, большим уклонам и сравнительно небольшим размерам бассейнов характеризуются кратковременностью, чрезвычайно быстрым подъемом и спадом уровня воды. В некоторых случаях их прохождение укладывается между стандартными сроками наблюдений на ГП, что служит одной из причин дефицита информации об основных характеристиках паводков. Паводок, или серия паводков, может длиться несколько суток. Однако основная волна паводка проходит, как правило, в течение не-

скольких часов — обычно не дольше 0,5—1 сут., а та ее часть, которая приводит к затоплениям, еще меньше. Например, катастрофический паводок на р. Туапсе в 1991 г. длился ~4,5 сут., основная его часть прошла примерно за сутки, а затопление поймы продолжалось менее 4,5 ч. Остаточные затопления на пойме сохраняются дольше.

Максимальный подъем уровня (ЛН ) в руслах

макс

черноморских рек может достигать 5—7 м и больше (рис. 1). Последнее возможно в условиях катастрофического паводка, на участках сужения речных долин и русел и выше мостовых переходов. Подпорная составляющая паводочного подъема уровня выше мостовых переходов и древесных заломов может достигать 0,5—2 м и больше. Но все же доминируют участки русел с ЛН^ ~ 1-К3 м. Во время аномально

макс

высокого паводка затапливается практически все днище речной долины: ширина потока очень быстро увеличивается, по сути, на порядок, а иногда в 15—20 раз. Например, в 2012 г. р. Нечепсухо при ширине меженного русла 20—50 м в районе пос. Новомихайловский разлилась на 300—700 м (рис. 2).

Основную и конечную трансформацию паводоч-ная волна претерпевает на самом нижнем участке реки и в устье, т.е. ниже впадения последних крупных притоков, в условиях существенного расширения речной долины, уменьшения уклона, подпора со стороны моря или от перегораживающего устье песчано-галечникового вала. В результате здесь, где обычно расположен населенный пункт, основная курортная и другая инфраструктура, происходит наиболее опасное затопление. Максимальная глубина затопления речными водами достигает 3 ми более (рис. 2), а склоновыми потоками — до 0,5 м. После кульминации наводнения основная часть воды сравнительно быстро стекает обратно в русло.

Повторяемость выходов речных вод на пойму регулируется как высотными отметками местности, так и величиной критических уровня и расхода воды и их обеспеченностью. На критические значения Qмакс сильно влияют вертикальные русловые деформации, а также углубление, обвалование и канализация русел, поэтому со временем они изменяются. Так, если в начале 1950-х гг. пойма в районе с. Татьяновка (р. Псезуапсе) затоплялась при с обеспеченностью <80%, то

макс

в начале 1990-х гг. при тех же высотных отметках берегов, но более низких отметках дна затоплялась при с обеспеченностью <22%. И таких примеров

макс

много. Вообще, плановые и вертикальные деформации речных русел на побережье могут быть значительны и формировать отдельную угрозу для объектов в русле и на берегах.

Вместе с водой во время паводка перемещается большой объем наносов и мусора. Нередко паводки трансформируются в селевидные потоки, которые обладают большей разрушительной способностью и ведут к иным гидролого-морфологическим, экономическим и экологическим последствиям, существен-

Рис. 1. Карта-схема риска наводнений на Черноморском побережье РФ. Максимально возможное повышение уровня воды в реках (м) над предпаводочным: 1 — 1—3, 2 — 3—5, 3 — 5—7, 4 — 6—8 м, 5 — >8; населенные пункты, подвергшиеся в период с 1980 по 2013 г. стоковому затоплению: 6 — с числом событий <1—2; 7 — с числом событий <1—2 и человеческими жертвами, 8 — с числом событий >3, 9 — с числом событий >3 и человеческими жертвами; 10 — участки побережья со сравнительно синхронными колебаниями максимального стока и одновременным возникновением наводнений: I — Геленджикский, II — Туапсинский, III — Сочинский

но увеличивающим ущерб от наводнения. Основная часть наносов отлагается в низовьях и устьях черноморских рек [9].

Пространственные закономерности наводнений. Случаи наводнений распределены на Черноморском побережье РФ очень неоднородно, несмотря на его сравнительно небольшую протяженность. Наиболее безопасны Темрюкский (без дельты р. Кубань) и Анапский муниципальные образования (МО). В условиях равнинной и предгорной территории, малого количества осадков и редкой русловой сети они не могут конкурировать по числу и катастрофичности наводнений с остальными районами побережья. Иногда здесь возникают локальные ливневые затопления со значительным ущербом. Кроме того, из-за низких и равнинных берегов между Анапой и пос. Ве-селовка, отмелости береговой зоны и ковшеобразности береговой линии потенциальную опасность представляют штормовые нагоны и цунами. Также потенциально опасны многочисленные искусственные водоемы, которых, согласно [12], в Анапском МО больше всего — около 39 с общей площадью 3,5 км2.

В Новороссийском, Геленджикском, Туапсин-ском и Сочинском МО чаще всего к наводнениям приводят экстремальные дождевые паводки и мощ-

ные склоновые потоки. Существенно меньше стоковых наводнений было вызвано снеготалым стоком (подобное происходило в 1981 г. на реках Мезыбь и Вулан, в 2003 и 2013 гг. на р. Мзымта и др.), прорывом завальных озер (в 1968 г. на р. Мзымта) и прудов (в 1977 г. на р. Мзымта) или совместным действием нескольких факторов. Все чаще средства массовой информации сообщают о локальных затоплениях населенных пунктов ливневыми водами и склоновыми потоками. Кроме того, для этой части побережья возможны мощные затопления во время штормовых нагонных накатов. Подобные события отмечены в 1968 г. (в устье р. Дагомыс), в 1992 г. (на участке между Сочи и Адлером), в 2003 и 2009 гг. (в устье р. Мзымта) и др.

В среднем многолетняя повторяемость стоковых и стоково-ливневых затоплений в Новороссийском, Геленджикском, Туапсинском и Сочинском МО составляет приблизительно 1 раз в 2,1; 0,9; 0,7 и 0,45 года. Для сравнения в Анапе она составляет 1 раз в 6 лет, а для всего Черноморского побережья РФ — 1 раз в 0,3 года. Больше всего катастрофических наводнений произошло на реках Туапсинского района (4 случая с 1945 по 2013 г.).

Наиболее опасные подъемы уровня воды происходят в основном на реках в районе Новороссийска,

Рис. 2. Границы и глубина максимально возможного затопления в пос. Новомихайловский (согласно результатам изучения характеристик наводнений 16.10.2010 и 22.08.2012) [8]: 1 — граница затопления, 2 — зона затопления, 3 — основные изобаты (через 2 м), 4 — дополнительные изобаты (через 1 м), 5 — территория пос. Новомихайловский

Геленджика и в Туапсинском районе (рис. 1). Это, вероятно, один из факторов большей повторяемости здесь больших и катастрофических наводнений, большего числа человеческих жертв, другой фактор — быстрое формирование и прохождение паводков на реках в этих районах (из-за малых размеров водосборов) и нередко селевидный характер паводков.

Больше всего наводнений и соответственно выше ущерб в низовьях и устьях черноморских рек (рис. 1). Это неудивительно, поскольку, как отмечено, именно здесь сосредоточена основная часть населения и объектов на побережье, больше всего действующих факторов стихийного поведения речных, дождевых и морских вод. Поэтому для этой территории в большей мере необходимы соответствующий подход к эвакуации населения, ограничения на размещение в этой зоне социальных и производственных

объектов, другие оценки стоимости их страхования и мероприятия по их защите.

Площадь зоны возможного затопления (^зат) в приморских населенных пунктах может достигать больших значений и включать жилые кварталы. По экспедиционным данным автора, собранным в 2011 г. и обработанным с применением ГИС-инструментов, в пос. Дивноморский (устье р. Мезыбь) площадь территории, подверженной затоплению речными водами (при прохождении дождевых паводков очень малой обеспеченности), составляет ~0,44 км2, в пос. Архи-по-Осиповка (р. Вулан) Fзат ~ 0,73 км2, в пос. Джубга (р. Джубга) Fзат ~ 0,79 км2, в пос. Лермонтово (р. Шап-сухо) F ~ 0,83 км2, в г. Туапсе F ~ 2,08 км2.

зат зат

Из-за орографических особенностей рассматриваемой территории стоковые и стоково-ливневые наводнения, как правило, охватывают ограниченное

число близко расположенных водосборов. Пространственная корреляция для рек Причерноморья

макс

относительно невелика и быстро уменьшается с увеличением расстояния между центрами тяжести водосборов. В пределах первых 50 км эмпирический коэффициент парной корреляции г еще может достигать больших значений — >0,6—0,7 (при диапазоне колебаний от 0 до 0,9). При Ь - 50-75 км г < 0,5—0,6, при Ь - 75-125 км г < 0,4—0,5, при Ь > 125-150 км г стремится к 0,1—0,2. В среднем корреляция (между

макс

собой) перестает быть статистически значимой (при уровне значимости а = 5% и имеющейся длине рядов) для расстояния свыше 40—60 км.

В пределах побережья можно условно выделить 3 района со сравнительно синхронными колебаниями и хронологическим совпадением наводнений —

макс

это Геленджикский (I), Туапсинский (II) и Сочинский (III) районы на рис. 1. В первых двух районах синхронность колебаний максимального стока наиболее высока. Кроме того, прохождение максимального расхода воды и наводнения порой совпадают с на реках северного склона Кавказа — у рек райо-

макс

на I — с реками на участке от р. Гечепсин до Афипса и Псекупса, у рек района II — с реками в бассейнах рек Псекупс, Пшиш и Белая. Катастрофические наводнения могут охватывать и большие по протяженности участки, захватывая даже южную оконечность Анапского МО, как это было в августе 2002 г.

Временные закономерности наводнений. Из-за особенностей внутригодового распределения осадков паводки на черноморских реках и могут фикси-

макс

роваться неоднократно и в любое время года, но преобладают на реках к северу от р. Туапсе с ноября по март, а к югу — с октября по май. Реки Шахе, Сочи и Псоу отличаются наличием подобия весеннего половодья. Лишь р. Мзымта имеет хорошо выраженное весенне-летнее половодье с марта по август. Тем не менее, несмотря на такое распределение стока, почти 71% всех катастрофических наводнений приходится на лето и 29% на осень (т.е. 100%), для больших наводнений —52 и 26% соответственно (т.е. 78%). Основная причина такого несоответствия заключается в увеличении экстремальности дождевых осадков в теплое полугодие. Так, по данным сетевых наблюдений за последние 50 лет в ноябре—апреле отмечено всего 9 случаев дождей с интенсивностью >100 мм/сут. В теплое полугодие подобные ливни отмечались по меньшей мере 46 раз (причем 85% случаев в июне— сентябре). Вообще, именно эти месяцы следует признать самыми опасными по причине наибольшей повторяемости самых опасных наводнений. Еще одним фактором, вызывающим наводнения, могут быть смерчи, образующиеся в прибрежной зоне, как правило, с июня по октябрь. Внутригодовой ход небольших наводнений и опасных затоплений, наоборот, отражает осредненный водный режим для обеих групп рек побережья — как на север, так и на юг от р. Туапсе. На зиму приходится 30% таких наводне-

ний, на весну — 12%, на лето — 28%, на осень — 30%. К самым безопасным месяцам (по всем типам наводнений) относятся март (3,5%) и апрель (1,5%).

В многолетнем плане прослеживается неявная (нелинейная и статистически незначимая), но все же тенденция к увеличению числа наводнений и, следовательно, вызываемого ими ущерба (рис. 3, а). Главным образом это обусловлено заметным увеличением числа наводнений в период с начала 1970-х гг. до начала XXI в. Существование этой тенденции может быть оспорено, но объективные причины для нее существуют.

Во-первых, это фиксируемые в регионе климатические изменения [7, 12—13, 15]. Гидрологической реакцией на них стало увеличение стока воды у ряда рек, максимального расхода воды (особенно в последней четверти XX в.) и экстремальности максимального стока (рис. 3, г). Последнее подтверждается, например, учащением возникновения аномально высокого максимального расхода воды, такого, как в 1980, 1991, 1997, 2002, 2010 и 2012 гг., а также статистически значимым (при а = 5%) нарушением однородности рядов максимального стока по дисперсии у ряда рек. Из сравнения рис. 3, в и 3, г следует известный вывод о том, что данные измерения количества осадков лишь на одной метеостанции в пределах такой сложной по строению территории, как Черноморское побережье Краснодарского края, малорепрезентативны даже в отношении стока той реки, на водосборе которой этот мониторинговый пункт находится.

Доказательством того, что многолетняя динамика числа наводнений обусловлена климатом, кроме того, служит явная согласованность между ней и суммарной (за год) продолжительностью меридионального южного типа циркуляции в Северном полушарии (в типизации Б.Л. Дзердзеевского), характеризующегося усилением роли южных циклонов. Согласно данным Н.К. Кононовой (рис. 3, б) [7], с конца 1950-х гг. отмечено увеличение продолжительности этого типа циркуляции. В начале 1960-х гг. впервые за 112 лет наблюдений (1899—2012) южные меридиональные процессы превысили свою среднюю величину. Беспрецедентный рост продолжительности южных меридиональных процессов начался с 1980-х гг. и лишь после 2000 г. их продолжительность пошла на спад, но по-прежнему выше среднего уровня.

Во-вторых, рост числа экстремальных наводнений может быть следствием крупномасштабной и не всегда продуманной хозяйственной деятельности. К ней следует относить: 1) интенсивную и сплошную застройку пойм рек и устьевых конусов выноса, где ранее были расположены только временные сооружения и огороды; 2) прекращение (или уменьшение масштаба) в постсоветский период работ по очистке русла и поддержанию защитных дамб; 3) расширение землепользования на водосборах, особенно сведение лесов. Именно с последним фактором ряд исследова-

N

\

ч

I

I

V

I з

1г4ч----

ш

О

1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Р, мм 1200

1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Дни

250 -

К i

200 - л г';.", ,

; v V V \

! ' * •

150 -

100 -

50 -

0 -

Gmax. м3/с

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2000

1600 ■

I

1200 ■ 800 ■ 400 0

1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Рис. 3. Многолетние изменения повторяемости наводнений на Черноморском побережье Краснодарского края и обусловливающих их гидрометеорологических факторов: а — многолетняя динамика числа наводнений: 1 — число наводнений (черное — случаи катастрофических наводнений), 2— сглаживающая кривая (с осреднением по 3-м значениям), 3 — линейный тренд; б — суммарная продолжительность за год групп типов циркуляции в Северном полушарии в типизации Б.Л. Дзердзеевского (http://atmospheric-circulation.ra/ datas/): 4 — меридиональная северная, 5 — меридиональная южная, 6 — зональная; в — многолетний ход осадков на метеостанции Туапсе: 7— суммарный (за июнь—ноябрь) слой осадков, 8 — число дней в году с интенсивностью выпадения осадков 50—100 мм/сут, 9 — то же >100 мм/сут; г — многолетние колебания максимального годового расхода воды:

10 — р. Туапсе, 11 — р. Сочи

телей связывают активизацию в XX в. (по сравнению с XIX в.) многих опасных природных явлений — наводнений, селей, обвалов и оползней.

В любом случае вопрос увеличения числа наводнений и обусловливающих этот рост факторов требует серьезного изучения, так как без ответа на него невозможно управлять гидрологическими рисками, прогнозировать изменение ситуации с наводнениями в будущем. Тем не менее уже сейчас ряд исследователей полагают [10], что положительная тенденция сохранится.

Другая особенность многолетней динамики числа наводнений на Черноморском побережье РФ — некоторая цикличность с продолжительностью циклов от 6—7 до 10—12 лет (рис. 3, а). Она укладывается в понятие так называемой квазидекадной изменчивости атмосферной циркуляции. Спектральным анализом ряда, выполненным в программе STATISTICA 10 (для пяти основных преобразований и при разной ширине окна скользящего среднего), выявлены самый высокий пик периодограммы и спектральной плотности для периода продолжительностью ~8 лет и существенно меньший по высоте пик для периода в 7 лет. Еще меньшие по величине пики приходятся на периоды в 3,5; 5, 23 и 11—12 лет.

Выводы:

— на Черноморском побережье РФ к числу наиболее опасных природных явлений и процессов, безусловно, следует относить наводнения главным образом стокового и стоково-ливневого генезиса, прохождение которых сопровождается не только разрушениями и значительным экономическим ущербом, но и человеческими жертвами, как это было в 1991, 2002, 2010 и 2012 гг. Подобная ситуация объясняется как особенностями размещения объектов экономики и расселения населения на побережье, так и паводочным режимом рек, невероятной быстротой формирования и прохождения экстремальных паводков, значительным и интенсивным повышением уровня воды во время таких паводков, нередкой трансформацией дождевых

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексеевский Н.И., Магрицкий Д.В. Методика исследования и оценки опасных гидрологических явлений в устьях рек // Устья рек Каспийского региона: история формирования, современные гидролого-морфологические процессы и опасные гидрологические явления. М.: ГЕОС, 2013. С. 38—50.

2. Алексеевский Н.И., Магрицкий Д.В., Ретеюм К.Ф., Юмина Н.М. Научное обоснование структуры и содержания базы данных для изучения процессов затопления освоенной местности // Мат-лы Всеросс. науч. конф. Новочеркасск, 2013. С. 17—23.

3. Архипкин В.С., Добролюбов С.А., Мухаметов С.С. и др. Экстремальный дождевой паводок в бассейне р. Ашамба и его влияние на рельеф дна и структуру вод моря в районе г. Геленджик // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2013. № 3. С. 27—34.

паводков в селевидные потоки, экстремальностью ливневых осадков и участием мощных склоновых потоков в затоплении и др.;

— самыми опасными районами побережья следует признать Новороссийское, Геленджикское, Туапсин-ское и Сочинское муниципальные образования. Но если в Сочинском МО опасность создается большей частотой наводнений и их распространенностью из-за большего числа и протяженности рек, большей площади территории, большего количества осадков, то в первых трех указанных МО высокая опасность поддерживается большей экстремальностью дождевых паводков, именно здесь отмечено наибольшее число катастрофических наводнений и случаев гибели людей;

— чаще всего катастрофические и большие наводнения возникают летом и ранней осенью, тогда как небольшие наводнения в течение года отражают внут-ригодовое распределение стока и паводков на черноморских реках;

— в многолетнем плане ситуация с наводнениями не улучшается, несмотря на принимаемые защитные меры. Особенно заметно увеличилось число наводнений в 1980—1990-х гг. Помимо естественных факторов на ситуацию с экстремальными наводнениями воздействуют некоторые аспекты хозяйственной деятельности на водосборе и затопляемых территориях, а также снижение в 1990-х гг. и до недавнего времени объема и качества работ по расчистке речных русел, ремонту защитных дамб и строительству новых защитных сооружений;

— в многолетнем ходе числа наводнений выявлена их цикличность с продолжительностью циклов от 5—7 до 10—12 лет;

— учет выявленных закономерностей позволит повысить уровень защищенности территории, объектов и населения не только путем наращивания масштаба инженерных мероприятий, но и благодаря оптимизации их распределения по территории, повышению эффективности системы мониторинга, улучшению прогноза критических гидрометеорологических условий.

4. Атлас природных и техногенных опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций Южного Федерального округа. М., 2007. 384 с.

5. Баринов А.Ю. Геоморфологическая оценка ливневой селеопасности Черноморского побережья: Автореф. канд. дисс. М., 2009. 23 с.

6. Воробьев ЮЛ. Катастрофические наводнения начала XXI века. М.: Дэкс-пресс, 2003. 352 с.

7. Кононова Н.К. Циркуляция атмосферы как фактор стихийных бедствий на Северном Кавказе в XXI веке // Геополитика и экогеодинамика регионов. 2012. Т. 8, вып. 1—2. С. 72—103.

8. Магрицкий Д.В., Алексеевский Н.И., Крыленко И.Н. и др. Риски наводнений в низовьях и устьях рек Черноморского побережья России // Мат-лы Всеросс. науч. конф. Новочеркасск, 2013. С. 181—187.

9. Магрицкий Д.В., Самохин М.А., Юмина Н.М. Наводнения в Краснодарском крае и Республике Адыгея // Наука. Техника. Технология. 2013. № 4. С. 44—63.

10. Матвеева Т.А., Гущина Д.Ю., Колтерманн К.П. Факторы катастрофических наводнений в устьях рек европейской территории России // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2013. № 2. С. 70—77.

11. Опасные гидрометеорологические явления на Кавказе / Под ред. Г.Г. Сванидзе, Я.А. Цуцкеридзе. Л.: Гидро-метеоиздат, 1983. 265 с.

12. Панов В.Д., Базелюк А.А., Лурье П.М. Реки Черноморского побережья Кавказа: Гидрография и режим стока. Ростов-на-Дону: Донской изд. дом, 2012. 605 с.

13. Сергин С.Я., Яйли Е.А., Цай С.Н., Потехина И.А. Климат и природопользование Краснодарского Причерноморья. СПб.: Изд-во РГГМУ, 2001. 188 с.

14. Таратунин А.А. Наводнения на территории Российской Федерации. Екатеринбург: РосНИИВХ, 2000. 376 с.

15. Ткаченко Ю.Ю. Опасные гидрометеорологические явления на Черноморском побережье, связанные с выпадением сильных осадков // Природные и социальные риски в береговой зоне Черного и Азовского морей. М.: Триумф, 2012. С. 43—46.

Поступила в редакцию 19.06.2014

D.V. Magritsky

SPATIAL-TEMPORAL PARAMETERS OF FLOODS AT THE BLACK SEA COAST OF THE

RUSSIAN FEDERATION

Floods, mainly of runoff and runoff-storm genesis, are among the most dangerous natural processes and phenomena at the Black Sea coast of Russia. They cause damage and considerable economic losses and even fatalities. Successful forecast of floods, their control or mitigation and minimizing related damage depend on the knowledge about the factors of floods, their mechanisms, geographical localization of affected areas, long-term dynamics, frequency and speed of flooding processes, efficiency of flood control measures, etc. Data reconstructed for the flood and inundation events and their principal parameters formed the information base for the detailed analysis of the present-day flooding situation at the Black Sea coast of the Russian Federation and its evolution during 1945—2013.

Principal features of the origin and progress of high water episodes and resulting runoff and runoff-storm floods were revealed for the Black Sea rivers; general parameters of such floods were obtained. Original maps of the maximum possible water rise above the pre-flood level and of settlements affected by flooding of different frequency were compiled. Trends and causes of annual and long-term changes in genesis, number and parameters of floods, as well as their spatial correlations were identified for the coastal municipal districts. Results of the study could be useful for improvement of the system of flood control and prevention measures.

Key words: Black Sea coast, river, drainage basin, runoff, precipitation, high water, inundation, flood.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.